Сигналы навигационных спутников GPS во время солнечной бури Гэннона в мае прошлого года отклонялись на сотни футов, а в некоторых регионах США сбои продолжались до двух дней, показало новое исследование. Это привело к хаосу в сельском хозяйстве, где убытки превысили $500 млн.

В начале мая прошлого года серия мощных солнечных вспышек спровоцировала самую сильную за 20 лет геомагнитную бурю, обрушившуюся на Землю. Позже она была названа в честь покойного учёного-исследователя космической погоды Дженнифер Гэннон. Буря вызвала потрясающие полярные сияния, видимые даже в Мексике, Португалии и Испании, а также на несколько дней вывела из строя системы GPS.

«Одержимые» тракторы и ошибки навигации

Фермеры на Среднем Западе США, находившиеся в разгаре посевного сезона, сообщали, что их GPS-навигаторы вели себя так, будто техника была «одержима». Новое исследование впервые измерило масштабы этих сбоев — не только в пик бури, но и после неё, когда сохранявшиеся возмущения в ионосфере продолжали искажать сигналы.

Группа учёных из Бостонского университета проанализировала данные около 100 высокоточных стационарных GPS-приёмников, разбросанных по всей территории США. Эти устройства входят в сейсмическую сеть, отслеживающую движение тектонических плит, но также идеально подходят для изучения влияния космической погоды на ионосферу — заряженный слой атмосферы на высоте около 48 км.

«GPS-приёмники работают в предположении, что плотность плазмы в ионосфере равномерна, — объяснил Space.com Вакар Юнас, ведущий автор исследования. — Но солнечная буря создаёт неоднородности, и когда сигнал проходит через ионосферные слои, возникают ошибки».

«Стена плазмы» и отклонения на 70 метров

Во время солнечной бури заряженные частицы нагревают и возмущают ионосферу. Слабые сигналы спутников, проходя через эту турбулентную зону, отклоняются от траектории.

Фиксированные GPS-приёмники в исследовательской сети жёстко закреплены на земле, поэтому любые изменения в их данных могут быть вызваны только возмущениями в ионосфере. Анализ показал, что буря создала «стену ионосферной плазмы», протянувшуюся через Северную Америку. В центральных штатах США ошибки GPS достигали 70 метров, а на юго-западе — 20 метров.

Пик нарушений пришёлся на 10 мая 2024 года и длился около шести часов, но последствия ощущались до двух дней. Даже после стабилизации ионосферы полярные сияния продолжали вносить помехи: ошибки сохранялись на уровне 10 метров.

Посевной хаос и угроза авиации

По словам Терри Гриффина, профессора сельскохозяйственной экономики из Университета Канзаса, сбои GPS-техники во время бури Гэннона обошлись фермерам Среднего Запада более чем в $500 млн.

«Из-за бури посадка кукурузы задержалась, потому что наши сеялки почти не работали, — рассказал Гриффин. — Сейчас около 70% посевных площадей в США зависят от GPS-навигации. У нас даже нет физических маркеров, а техника стала настолько большой, что без GPS управлять ею невозможно».

Но сельское хозяйство — не единственная жертва. Авиация также полагается на GPS, особенно при посадке. Ошибки до 4 метров ещё можно компенсировать, но во время бури 10–11 мая отклонения превысили все допустимые нормы, отметил соавтор исследования Тоси Нишимура.

Буря Гэннона — лишь слабый намёк на угрозу

Хотя буря Гэннона была сильнейшей за 20 лет, это лишь слабый отголосок возможностей Солнца. Учёные опасаются повторения события Кэррингтона — мегабури 1859 года, которая вывела из строя телеграфные линии по всему миру. Сегодня подобный катаклизм имел бы катастрофические последствия.

«Во время бури Гэннона наибольшее влияние ощущалось в центральных регионах США, — сказал Нишимура. — Но при событии масштаба Кэррингтона disruptions охватили бы весь континент, а ошибки стали бы настолько большими, что сигнал стал бы бесполезным».

В будущем прогнозирование ионосферных возмущений в реальном времени в сочетании с ИИ-анализом может помочь корректировать ошибки GPS по мере развития бури.

Исследование опубликовано 9 июня в журнале JGR-Space Physics.